量子计算对比特币的威胁：潜在风险与影响探析_新闻

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量子计算对比特币的威胁：潜在风险与影响探析

2018-06-20 19:45:27

量子计算机：加密货币世界的新挑战

量子计算机是计算领域中经常被讨论但鲜为人知的一个角落。科幻小说可能是造成这种认知偏差的原因之一。人们常常将量子计算简单地理解为"超级强大的计算机"，而事实要微妙得多。量子计算机确实能够比传统计算机更快地解决某些特定问题，但这并不意味着它能解决所有计算难题。然而，在加密货币领域，量子计算的发展可能会带来一些棘手的问题，特别是它可能使支撑加密货币的加密技术迅速过时。

量子计算的基本原理

传统计算机本质上是通过开关状态的组合进行计算的设备，这些状态用1和0表示。这是很容易理解的概念。剥离任何上个世纪编写的软件层，你都会在最底层发现1和0。

量子计算则考虑了物质在量子层面（即观察极其微小的物质时）的独特性质。在这个层面，牛顿物理定律只是近似的描述。

如果我们把传统计算机中的数据位（即前面提到的1和0）想象成一条线两端的点，那么量子位（qubit）可以被认为是这条线上以及包含这条线的三维球体中的所有点。换句话说，信息可以存储在大量位置，而不仅仅是1和0的两个端点。这解决了传统计算面临的一个挑战：设计一个足够强大的计算机，能够快速处理大量的1和0，以得出计算问题的答案。

量子计算的原理与挑战

物理学家埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger）著名的"薛定谔的猫"思想实验有助于理解量子状态。这个实验描述了一个装有放射性元素的盒子里的猫，在盒子被打开之前，猫既不是活的也不是死的，其状态存在于某个连续统上。

在量子计算中，这意味着量子计算机可以同时尝试1和0之间以及周围的所有可能性。实际上发生的是，一些可能性相互抵消，计算机寻找朝着正确答案方向相互强化的模式。这比传统计算机有了巨大的改进，但它只适用于非常有限的问题集。

不幸的是，对于加密货币社区来说，量子计算机特别擅长解决的问题之一就是密码学编码。

比特币面临的威胁

比特币本质上是一个分布式账本上的交易列表。每笔交易都用唯一的加密哈希签名，这赋予了比特币区块链安全性和透明度。你可以看到发生了什么，但看不到计算机签名的细节。

每个比特币钱包都用一个私钥密封，用于访问区块链及其包含的比特币。使用传统计算方法破解这些私钥极其困难。然而，量子计算机特别适合破解这类代码。

专家估计，即使是最原始的量子计算机，到2027年也将能够从公钥地址逆向推算出私钥。这在计算世界中只是一眨眼的工夫，但这也给了比特币广泛采用的空间。如果在一个充斥着比特币的社会中突然出现破解私钥的系统，很快就会产生一个大问题。

量子计算机还可能通过所谓的"51%攻击"在挖矿过程中超越传统矿工来对比特币发起攻击，但破解私钥的可能性才是比特币领域真正的威胁。理论上，一个拥有量子计算机的富裕黑客可以整天逆向工程公开显示的比特币密钥，窃取这些密钥钱包中的资金。

加密货币的反击

与技术进步对抗是不明智的，从火的使用开始就是如此。像IBM这样的科技巨头正在投入资源创建量子计算机，它们很可能很快就会成为普遍现实。

幸运的是，加密货币社区中的前瞻者已经考虑到了量子计算机对其平台构成的威胁，并设计了各种解决方案。比特币开发者提出了几种潜在的缓解方法。最简单的方法是每笔交易使用不同的公钥地址，这被广泛认为是最佳实践。试图破解该地址的量子计算机必须在交易发送和交易被编码到区块之间的窗口内完成破解。即使是最乐观的情景下，这对大多数量子计算机来说也是一项艰巨的任务。

另一种方法是使用不同的公钥算法。此类算法已经存在，但由于每个签名的体积较大（是当前签名的169倍）以及每个签名只能使用有限次数，尚未得到实施。由于对比特币区块链的主要批评之一是其有限的可扩展性，这种方法目前似乎并不乐观。

解决量子计算问题的另一种方法是使用已经具备量子抗性的加密货币，如IOTA。IOTA旨在成为大规模物联网架构开发和实施的平台，使设备能够自由地相互交流并与环境互动，无需人工干预。你的手表可以告诉你的门解锁，告诉你的音响播放你最喜欢的播放列表，同时你的自动驾驶汽车会自动驶入车库。在路边的工厂里，工业机器不断运转，持续自我调整以保持最高效率。

简单来说，IOTA的区块链与比特币的不同之处在于它的签名验证方法要求每对公钥和私钥都是唯一的。也就是说，一个公钥地址只能使用一次，IOTA专门解决由此产生的可扩展性问题。这使得它能够抵抗量子计算机擅长的代码破解。可以想象一种军备竞赛，但至少IOTA和量子计算将比比特币和量子计算处于更平等的竞争起点。